Компенсационная система для охраны горных выработок Советский патент 1989 года по МПК E21D11/00 E21D13/02 

4

СО ел

4

СО

КИ 3. Длина анкеров превышает половину ширины Ц 2. Ширина Ц 2 принята равной а 0, 5H«m:R(- , а ширина КП 3 - (2a-R)/(y.t8 t/ )J -a-b/2, где И - глубина расположения выработки, м; m - мощность пласта, м; R, - прочность пород на сжатие, Wla; j- - объёмный вес пород, сГ- угол сдвижения пород, град; b - ширина

выработки, м. При проведении ГВ 1 и КП 3 порода над ними расслаивается, Ц 2 нагружаются весом пород в пределах линии АБ и БС, приближенно соответствующих ветвям параболы свода естественного равновесия пород. Необходимую деформацию Ц 2 регулируют натяжением (ослаблением) анкеров 4. 1 ил.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для охраны горных выработок. Цель - повышение устойчивости охраняемой выработки и снижение пучения пород. Компексационная система для охраны горной выработки /ГВ/ 1 состоит из крепи ГВ 1, целиков /Ц/ 2, компенсационных полостей /КП/ 3 и анкеров 4 с замками 5. Анкеры 4 установлены в Ц 2, а КП 3 выполнены на всю мощность пласта и расположены с двух сторон ГВ 1 так, что Ц 2 размещены между ГВ 1 и КП 3. Длина анкеров превышает половину ширины Ц 2. Ширина Ц 2 принята равной A=[0,5H^.M÷R_C]^1/2, а ширина КП 3 - X=[(2A^.R_C)/(γ^.TGδ)]^1/2-A-B/2, где H - глубина расположения выработки, м

M - мощность пласта, м

R_C - прочность пород на сжатие, МПа

γ - объемный вес пород, г/м³

δ - угол сдвижения пород, град

B - ширина выработки, м. При проведении ГВ 1 и КП 3 порода над ними расслаивается, Ц 2 нагружаются весом пород в пределах линии АБ и БС, приближенно соответствующих ветвям параболы свода естественного равновесия пород. Необходимую деформацию Ц 2 регулируют натяжением /ослаблением/ анкеров 4. 1 ил.

Изобретение относится к горнодобывающим отраслям промышленности и представляет собой систему для охраны и поддержания горных выработок в сложг ных горногеологических условиях при наличии пучения пород почвы в выработ ках.

Цель изобретения - повышение устойчивости охраняемой выработки и снижение пучения пород.

На чертеже показана выработка, ох- раняемая компенсационной системой, поперечный разрез.

Компенсационная система для охраны выработки 1 состоит из целиков 2, выполненных по бокам охраняемой вы- работки 1 и имеющих ширину а. На контакте с целиками 2 в плоскости пласта расположены компенсационные полости 3, ширина которых равна разности между шириной всей системы L и сум- мой размеров целика а и полупролета охраняемой выработки Ь/2, т.е. ширина компенсационных полостей X L-a-b/2.

Целики закреплены анкерами 4 с замками 5, при этом длина анкеров больше половины ширины целика 2. Размеры целиков и компенсационных полостей и их взаимосвязь обусловлены след пощим.

и ирина целиков 2 в запредельном состоянии зависит от глубины разработки, прочности породы (угля) на од HoodHoe сжатие и мощности пласта или высоты компенсационной полости и определяется эмпирической зависимостью обоснованной многочисленными исследованиями в натурных условиях и на моделях из эквивалентных материалов

а

0,5Н-т

i.

где И - глубина расположения выработки, м; m - мощность пласта, м;

0

5

0 5

0

5 Q

5

RC - прочность пород на сжатие,

МЦа.

Несущая способность целика ,. Давление пород в пределах треугольника АБС (близким к площади свода естественного равновесия пород)

Р S, где S - площадь треугольника АБС, м;

у - объемный вес пород, МЦа. Цлощадь треугольника АБО

Я L--ts АБО 2

где сГ- угол сдвижения пород, град. Давление пород на целик равно

Р -Stilts2

Для равновесия системы отпор целика должен быть равным давлению пород, т.е. Рц Р.

Тогда a-Rj., откуда L

|a.Rc-2

-J :-VT 3 поскольку ширина ком1

пенсационной полости X L-a-b/2, то

j Т I-tid

Компенсационная система для охраны выработки работает следзпощим образом.

I . .. - .

Цри проведении выработки 1 и полостей 3 порода над ними прогибается и расслаивается из-за податливости установленных в них крепей, Целики нагружаются весом пород в пределах линий АБ и БС, приближенно соответствующих ветвям параболы свода естественного равновесия пород. Поскольку размеры выработки целиков и полостей взаимосвязаны и связаны с горногеологическими условиями, характеризуемыми глубиной расположения выработки и прочностью пород (угля) на одноосное сжатие, то целики начинают переходить в запредельное состояние и час-а -Ь/2.

деформируются. Тем самым достигается опред еленная податливость uejru ков, которая однов1:)еменно обеспечивает равновесие системы расслоившиеся породы - крепь выработки и полостей - целики 2, при этом податливость целиков предотвращает выдавливание пород из-под них, как из-под mTasmoB, так как максимальные напряжения переносят ся Б нетронутый массив 6 за пределы полостей.

Необходимую деформацию целиков регулируют натяжением (или ослаблением) анкеров 4, замки 5 которых установле- ны за средней линией целиков, так как длина анкеров 4 больше половины их ширины. Замки устанавливают в любом месте за средней лш-гией целиков вплоть до их установки на противопог ложной от выработки стенке целиков со стороны полостей. Характер работы анкеров здесь несколько иной, чем при обычном расположении анкеров при поддержании выработок в массиве пород. Благодаря расположению замков анкеров за серединой ширины целиков замки при деформировании целиков увлекаются движением пород в сторону полостей, способствуя этим уплотнению пород со стороны стенки выработки путем передачи нагрузки через стержень анкера на его опорную плитку с гайкой. Здесь в большей мере будут деформироваться стенки целиков со стороны полостей. Поэтому работу целиков запредельной области их деформирования можно регулировать степенью натяжения анкера, отпуская или затягивая его гайку на опорной плитке. Окончательно при работе системы

0

,,

с

5

0

в равновесии в пределах свода естественного равновесия пород ( треуг льни- ка АБС) будут действовать пониженные напряжения, а в области нетронутого массива 6 повьпяенные напряжения, вредное воздействие которых воспринимают на себя полости, компенсируя таким образом перераспределение поля напряжений вокруг охраняемой выработки. Целики с анкерами и крепь вьгра- ботки выполняют роль многослойной крепи.

Ф о р м ула изобретения

Компенсационная система для охраны горных выработок, включающая выполненные в пласте по бокам выработки компенсационные полости с целиками и крепь, отличающаяся тем, что, с целью повьппения устойчивости охраняемой выработки и снижения пучения пород, компенсационные полости выполнены на всю мощность пласта, а целики размещены между охраняемой выработкой и компенсационными полостями и укреплены анкерами замкового типа, длина которых превышает половину ширины целиков, при этом ширина целиков равна а

а ширина компенсационных полостей X

l2a.Rc

llrti

, где Н - глубина располо-

женин выработки, м; m - мощность . пласта, м; RC - прочность пород на сжатие, Mlla; j- объемный вес пород, сГ- угол сдвижения пород, град; b - ширина выработки, м.